云南腾冲地区大气降水中氢氧稳定同位素特征

为了揭示腾冲地区降水中氢氧稳定同位素特征,利用2009年1月～2011年12月腾冲地区339个降水样品资料,对降水中的氢、氧同位素组成及其影响因素进行了分析和研究。结果表明：腾冲地区大气降水中δ18O值变化范围为-2678‰～405‰,δD值变化范围为-20095‰～3689‰,均处于全球降水δ18O与δD值变化范围内。天气尺度下,腾冲地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应以及反温度效应。但是,在季风降水期间,如果相邻两天都有降水发生时,腾冲地区降水中δ18O值变化并不一定遵循“降水量效应”。利用ECMWF（European Centre for Medium Range Weather Forecasts）提供的TCWV（Total Column Water Vapour）再分析资料,发现TCWV与δ18O的日变化存在明显的反位相对应关系。腾冲地区的大气降水线为：δD=818δ18O+1172,斜率与截距均比全球和全国的大气降水线偏大,说明该地区气候湿润多雨。d值分布具有季节差异,在雨季（4～9月）,腾冲地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋,空气湿度大,降水中d值较小;在干季（10～3月）,由于受大陆性气团控制,腾冲地区降水的水汽主要来源于西风带的输送以及局地再蒸发水汽的补充,空气湿度小,降水中d值较大     

西南地区不同地形降水稳定同位素特征及其水汽来源

为阐明西南地区不同地形对于降水稳定同位素的影响以及各个水汽团在地理上的分界线,选取四川盆地、云贵高原、青藏高原东部及横断山脉3个地区共10个研究点作为本次研究的对象,分析了西南地区大气降水中δD、δ18O的时空变化特征,并初步建立了3个地区大气降水线,探讨了降水稳定同位素与温度、降水量及水汽来源之间的关系,并利用HYSPLIT4.9模型分析追踪冬夏半年降水事件的水汽来源及运移路径。结果表明：西南地区降水稳定同位素存在显著的高程效应;δ18O=-0.0028H-3.93,R=0.89,降水中δ18Ｏ和δＤ值表现出由四川盆地-云贵高原-青藏高原东部与横断山脉地区逐渐贫化的趋势,季节变化规律特征为冬半年整体偏重,而夏半年整体偏轻。同时西南地区除昆明与成都地区外,d值整体上表现出夏低冬高的特征,符合我国季风降水影响区域的特点。3处地区大气降水线（LMWL）与全球大气降水线（GMWL）相比,四川盆地、青藏高原东部及横断山脉地区斜率与截距明显偏小,而云贵高原斜率与截距偏大,其主要与水汽凝结时温度、蒸发条件、水汽来源以及输送方式有关。温度效应和降水量效应在不同地区主导性存在差异,四川盆地地区、云贵高原地区、青藏高原东部以及横断山脉地区整体上不存在温度效应,存在显著降水量效应。西南各地区主导型水汽团也存在差异性,通过对不同地区冬夏季风期间主导型水汽团初步分析,受单一性水汽团影响的区域主要分布于西南部与东北部,而受多种水汽团影响的区域主要分布于西北部与东南部;贵阳-安顺一线处于西太平洋水汽团与孟加拉湾水汽团交界处,成都-卧龙-黄龙一线处于西太平洋水汽团与西风带水汽团的交界处。 关键词： 大气降水;稳定同位素;水汽来源;不同地形;西南地区     

湖南长沙地区大气降水中稳定同位素特征变化

根据2010年1月~2011年2月长沙地区日降水中δD、δ18O资料,分析了该地区天气尺度下降水中δD、δ18O变化特征。结果表明:在天气尺度下长沙地区大气降水中δ18O与降水量、水汽压、温度及相对湿度之间存在显著的负相关关系,表明该地区降水中δ18O的变化具有显著的降水量效应、湿度效应及反温度效应。长沙地区的大气降水线为:δD=8.38δ18O+173〖WTBZ〗,该方程与GNIP（Globe Network of Isotopes in Precipitation）提供的长沙在月尺度下所得到的大气水线方程的斜率和截距相近,但斜率和截距都比GMWL(Globe Meteoric Water Line)偏大,说明该地区具有湿润多雨的气候特点。研究结果对揭示东亚季风区稳定同位素变化特征以及古气候的解释具有重要意义     

高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水的关系

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料及中国596个测站日降水资料,采用带通滤波、小波功率谱、合成分析、相关分析等方法对青藏高原夏季西风异常年500 hPa纬向风季节内振荡特征及其与我国降水和大气环流的关系进行了分析,结果表明：青藏高原夏季500 hPa纬向风季节内振荡以40～60 d周期为主;该季节内振荡在高原西风异常年份表现出异常的传播特征;且高原西风增强年份,我国30°N~40°N范围内的低频降水与高原低频纬向风几乎为同位相,30°N以南地区的低频降水与高原低频纬向风几乎为反位相,东北地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相;高原西风减弱年份,江淮以北的我国北方大部分地区低频降水与高原低频纬向风几乎同位相,江淮地区的低频降水落后于高原低频纬向风约1/4位相。低频降水与低频环流有较好的配置关系     

淮河流域近50年降水异常及其大尺度环流特征

根据国家气象中心整编的全国714站月平均降水量资料,运用REOF分析、Morlet小波分析、差值分析等方法,通过对淮河流域代表站点的选取,分析了1960～2009年淮河流域降水的趋势变化特征、周期特征,以及多雨、少雨年的大气环流异常特征。结果表明：（1）淮河流域年降水总量呈缓慢增长趋势,20世纪80年代初期由负距平转为正距平。冬季和夏季降水量呈显著增长趋势,春季和秋季降水量呈显著减少趋势,80年代前期为降水变化的转折期;(2)淮河流域夏季降水存在准3 a的显著振荡周期和准10 a的次显著振荡周期,同时在60～90年代还存在准6 a振荡周期;（3）淮河流域多雨年,500 hPa经向风偏强且范围广,850 hPa上从孟加拉湾经南海向华东地区的水汽输送明显偏强,在江苏、安徽地区有水汽的正涡度辐合区;少雨年,经向风偏弱,华东地区方向的水汽输送明显减弱;（4）多雨年与少雨年的500 hPa风场差值场、高度场差值场分析表明,多雨年贝加尔湖西部和鄂霍次克海地区阻塞高压活动频繁,东北冷涡异常活跃,副高偏强,3者共同作用使得降水偏多。500 hPa温度场差值场分析表明,多雨年中国东部、华北和东北地区冷空气偏强,同时南方大部分地区暖空气也偏强,冷暖空气共同作用使降水偏多     

长江流域近地表气温对地理位置和高程的依赖性分析

利用长江流域189个气象站1963～2018年的数据资料,建立月(季)平均气温、平均最高和最低气温的逐步多元回归(SMR)模型,分析近地表气温梯度(TG)的变化特征,并探究降水梯度(PG)、相对湿度和水汽通量状况对TG变化的胁迫过程.结果 表明:(1)各类气温的纬向(TGa)和经向(TGo)梯度均在冬季较大而夏季较小,但垂直梯度(TGe)的变化相异,而且夜间的TGa和TGe总体较日间的大.(2)气温对纬度、经度和高程的偏依赖程度较相应的TG大但两者的变化趋势类似,且各类气温对高程的偏依赖程度最高,而平均最低气温总体上对各地理因子的依赖性最强.(3)流域相对湿度的时空变化是导致气温模型精度夏高冬低的重要原因,而同海拔站点间相似的地理环境使其模型残差呈现总体偏正或偏负的季节变化.(4)流域地形、降水、相对湿度和水汽通量对TG变化具有调节和控制作用.其中,干冷空气势力越强TGa越大,水汽通量场的转换强化了TGa变化的季节性;相对湿度分布越均匀TGo越小,但地形作用使其变大;而日、夜间云辐射强迫温度效应的不同促使平均最高和最低气温垂直梯度变化趋势相反.     

江南地区两类区域性极端降水的特征对比分析

基于中国气象局1961~2018年地面降水日值格点（0.5°×0.5°）数据集(V2.0)及位势高度、风速、比湿等NCEP/NCAR逐日再分析资料，采用百分位阈值法确认江南区域性极端降水事件，并对其天气图进行综合分析提取锋面型和气旋型极端降水，并对两类极端降水的时空分布及环流演变特征进行了对比。结果表明：（1）锋面型极端降水事件主要分布在春季，而气旋型主要分布在夏季，并且锋面型极端降水事件发生频率约为气旋型的3倍；（2）锋面型极端降水主要分布于武夷山脉、南岭等地势较高地区，而气旋型则位于东南沿岸地区，福建等地受两类极端降水影响都较大；（3）锋面型和气旋型极端降水发生前两天至当天，气流垂直上升速度均增大，副高西移，锋面型极端降水的最大水汽辐合中心由江南地区850 hPa等压面降至地表，而气旋型的水汽辐合中心位于地表由南向北移至江南地区；（4）锋面型极端降水形成所需的水汽主要来源于西太平洋、印度洋和孟加拉湾，汇合于江南地区，而气旋型水汽主要来源于印度洋，并呈涡旋型随时间西移。     

1961~2017年中国不同等级寒冷天气日数时空演变特征

基于气象行业的“寒冷程度等级”,采用1961~2017年中国545个日值最低气温站点数据,从气候态特征、变化趋势和波动特征3个方面分析近57年来中国不同寒冷天气日数时空演变特征。结果表明：（1）1961~2017年中国寒冷天气日数随着寒冷等级降低而逐渐增多。其中极寒和严寒天气日数仅分布在高纬度、高海拔地区。随着寒冷等级降低,寒冷天气日数逐渐向南方发展。（2）1961~2017年中国不同等级寒冷天气日数变化趋势具有各自不同的空间分异特征。高等级寒冷天气日数以减少趋势为主,且主要集中在高纬度、高海拔地区;随着寒冷等级降低,寒冷天气日数呈增加和减少趋势的范围不断增加。1991~2017年的高等级寒冷天气日数变化趋势相比1961~1990年偏小;随着寒冷等级增高,趋势偏大的地区不断增多。（3）1961~2017年中国高等级寒冷天气日数在高纬度、高海拔地区波动较大;随着寒冷等级降低,寒冷天气日数波动较大的地区逐渐向南方发展,且呈现出南方波动大、北方波动小的特征。中低等级寒冷天气日数波动差异特征分别集中在长江流域地区和南方沿海沿边地区。高等级寒冷天气日数波动差异特征则主要集中于高纬度、高海拔地区。     

南京紫金山马尾松树轮δ13C对气候变化响应敏感性的研究

树木年轮宽度指标在气候重建中发挥了重要的作用,可是在温暖湿润的地区,利用树木年轮宽度重建古气候遇到了困难。因此寻找其他代用指标就成为一项急迫而重要的任务。一些研究发现,树轮稳定碳同位素可以发挥重要的作用。但是,是否所有的树种的树轮碳同位素对气候的响应都同样的敏感,还需要通过大量的研究分析工作来验证。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮δ13C对气候响应的敏感性,选取了南京紫金山的两个马尾松树盘,进行了树轮δ13C的分析,建立了1939~2002和1955~2002年两个树轮δ13C变化序列。与降水、温度、相对湿度、光照时数、风速等气候指标进行了相关分析。结果表明：（1）马尾松树轮δ13C对于气候的响应是敏感的,可以作为气候变化的代用指标;（2）坡向对于马尾松树轮δ13C对气候的响应敏感性也有一定的影响,树轮δ13C平均值西南坡比东南坡高,西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感;（3）紫金山马尾松树轮δ13C与该地区生长季（尤其是夏、秋季）的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关,而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关     

基于OMI数据的京津冀地区对流层NO2浓度遥感监测

为了解京津冀地区对流层NO2垂直柱浓度的时空变化,利用Aura卫星上OMI传感器反演获取2005~2016年对流层NO2垂直柱浓度数据进行分析。结果表明：京津冀地区的NO2垂直柱浓度空间分布呈现出从中部和东南平原地区向西北坝上高原地区逐渐降低的趋势,并且发现,京津冀地区的12 a的年均季节空间分布与NO2柱浓度年均空间分布趋势相似;京津冀地区NO2柱浓度月均值呈现出以每年为一个周期的波浪形变化,年均增长率为2.66%。2005~2010年京津冀地区的NO2年柱浓度值处于上升趋势,2014~2015年NO2浓度急剧下降,2016年又开始上升。京津冀地区NO2柱浓度值有季节差异,大体上呈现秋季、冬季高于春夏两季,冬季最高,夏季最低。利用线性拟合发现,京津冀的地面监测NO2柱浓度值和OMI传感器获取的NO2柱浓度值整体上显著相关且相关性很高。 关键词： 对流层NO2浓度;OMI数据;时空变化;京津冀地区     

青藏高原夏季水汽输送特征分析

利用NCEP/NCAR逐日及月平均再分析资料,采用高斯滤波、EOF分析、合成分析、相关分析等方法对50年来青藏高原夏季水汽输送的特征进行了分析。结果表明:青藏高原夏季各层的水汽输送具有其独特性。高原中东部是华北及我国中东部地区高空水汽的重要来源,华南及长江中下游地区高空的水汽主要来源于南海地区。高原的平均流输送与总水汽输送具有基本相同的分布特征,瞬变波输送的经向性非常强,平均流输送比瞬变波输送大一个量级。平均流输送对我国西南和中东部地区高空的水汽含量起重要作用,瞬变波输送主要影响高原北部及我国华北地区高空的水汽含量。EOF分析反映了高原水汽输送的不同方式,EOF1反映了夏季高原地区的西北风水汽输送距平。大约在1976年以前,西北风输送正异常,1976年以后,西北风输送负异常,即西北风输送显著减弱。EOF2主要表现为夏季高原地区西南风的水汽输送距平。大约在1980年以后,西南风的水汽输送正异常。1980年以前,西南风的水汽输送负异常,即西南风输送减弱。     

漫湾电站库区降雨侵蚀力时空变化

漫湾水电站是澜沧江水能梯级开发的第一个干流大型水电站,加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要,而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。根据有关降雨侵蚀力的计算方法,利用漫湾电站库区4个测站1980～2000年的逐月平均降雨资料,估算了其降雨侵蚀力R值的时空分布规律及其变化特征。结果表明：漫湾电站库区多年平均降雨侵蚀力在1 9336～3 9727 MJ·mm/hm2·h;R值的年内变化显著,且较大值集中分布在雨季的5月～10月,平均R值占全年的867%,尤其6～8月连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上;R值的年际变化显示20世纪90年代漫湾电站库区降雨侵蚀力比80年代平均增加2835 MJ·mm/hm2·h;R值的空间分布上以凤庆站点的年降雨侵蚀力最大;南涧站点的年降雨侵蚀力最小,但是其年际波动幅度较大。全面地分析了漫湾电站库区降雨侵蚀力R值的时空变化特征,为该地区有效防止与监测水土流失情况、更好地安置水电站工程移民提供参考。     

华东沿海热带气旋移动和降水特征研究

基于TRMM 3B42RT 3 h降水资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的500 hPa分析场资料,借助于GIS空间分析方法,对热带气旋降水大值区的分布落区与移动路径之间的空间关系进行了统计叠置,分析了2000～2009年共29个登陆华东沿海或进入华东近海海域的热带气旋的路径、强度、降水的空间分布以及500 hPa环流形势对其影响的规律。结果表明：不同500 hPa环流形势对登陆热带气旋的移动路径及降水的空间分布型态有规律可循,其中中高纬西风带环流形势（50°N以北）以及副高西脊点所处的位置在热带气旋路径和降水分布型的业务预报中起着重要的指示作用     

长江水δ~(18)O和δD时空变化特征及其影响因素分析

稳定同位素示踪技术已成为研究河流的水文过程及其变化的重要手段,尤其在河网交错密集和水力关系复杂的长江流域。通过分析枯水期和丰水期长江水及大气降水中δ~(18)O和δD组成的变化,揭示其时空变化特征及其影响因素。结果发现长江流域大气降水δ~(18)O组成表征出明显的空间分布差异特征,长江河源区降水δ~(18)O值最低,随着海拔高度降低降水中δ~(18)O值自长江上游向下游地区逐渐减小,这与流域的水汽来源及海拔高度密切有关;枯水期长江水δ~(18)O和δD值明显要高于丰水期,原因在于丰水期河水受到较弱的蒸发富集作用和大量降水补给影响;无论在丰水期还是枯水期长江水自上游到下游其同位素值呈逐渐增大的趋势,这主要受不同河段支流和湖泊等水体补给的影响。三峡大坝的蓄水和放水过程对河水同位素组成产生一定的影响,丰水期对相应河段河水同位素组成的影响不大,但在枯水期则影响较为明显,这将对充分认识长江流域大气降水-河水-湖水间水力联系与探讨其水资源合理利用提供科学依据。     

丰水期乌江上游干流水库-河流体系硫同位素组成

2007年7月对乌江上游河流、乌江干流上的3座不同库龄的梯级水库（洪家渡水库、东风水库、乌江渡水库）表层及垂直剖面水体的可溶性硫酸盐的硫同位素组成进行了研究。在垂直剖面上,洪家渡水库硫同位素值（δ34S）介于+03‰~+31‰,下泄水为-07‰;东风水库δ34S值介于-75‰~-55‰,下泄水为-68‰;乌江渡水库δ34S值介于-43‰~-06‰,下泄水为-29‰。上述结论表明,硫同位素组成变化反映了水库硫的不同来源及生物地球化学过程。不同水库表层和垂直剖面水体的硫同位素平均值有差别,水库表层的硫同位素比值主要受输入水体的控制,垂直剖面由表层向下硫同位素比值偏负,主要是由于生物作用以及有机硫的氧化造成的。     

长江流域不同类型降水量的非均匀性分布特征

基于长江流域1963~2016年131个气象站点逐日降水资料,计算了年降水、强降水（极端降水和暴雨）的集中度（PCD）、集中期（PCP）,并结合M-K非参数性趋势检验分析以及相关分析等方法对长江流域降水非均匀性分布特征及其趋势进行了分析,目的在于揭示不同类型降水量在流域内非均匀性分布的特征,加强对强降水在时空分布上的理解。结果表明：流域多年平均年内日降水量集中度（PCDDP）、集中期（PCPDP）均由下游向上游递增,PCDDP变化趋势不显著而PCPDP变化趋势在空间上差异明显,在流域中下游呈增长趋势、上游呈减小趋势;年降水量与PCDDP呈显著正相关的地区主要分布在四川盆地;流域年极端降水量PCDEP、PCPEP的多年平均分布及变化趋势与PCDDP、PCPDP相似。流域多年平均暴雨量（日降水≥50 mm）从下游向上游递减,在四川盆地较四周高,暴雨在流域东部呈增长趋势,在四川盆地呈减小趋势;年暴雨量集中度（PCDRP）、集中期（PCPRP）从流域东南向西北递减,在湖北、贵州以及四川东部PCDRP呈增加趋势,在流域东南部呈减小趋势;PCPRP在江浙、安徽、湖南及贵州地区呈不明显的增加趋势,在四川、云南等地呈减少趋势。     

贡嘎山亚高山降水稳定同位素特征及水汽来源研究

为揭示青藏高原东南缘贡嘎山地区的大气降水稳定同位素特征和水汽来源,利用贡嘎山东坡亚高山地区2012年5月至10月实测的大气降水稳定氢氧同位素和气象资料,分析了贡嘎山地区的降水线特征、降水稳定氢氧同位素时空分异特征及其与气候因子之间的关系和氘盈余特征,并运用HYSPLIT模型探讨了该区的水汽来源特点。结果表明:贡嘎山亚高山地区大气降水线方程为δD=9.401 9×δ¹⁸O+28.530 3(‰)(R²=0.983 3,p < 0.001),反映了该区湿润、多雨、气温较低的气候特点;该区大气降水稳定氢氧同位素季节变化明显,雨季先降低后升高;降水中氢氧同位素的高程效应显著且存在季节差异;降水稳定氢氧同位素受温度、降水气象因子影响较大,降水量效应显著并且与温度存在负相关关系;后向轨迹模型模拟结合同位素特征分析表明该地区雨季水汽来源较为复杂,主要有西风输送、东部季风和局地水汽内循环3个来源。研究结果可为区域水汽循环和降水特征提供科学依据。     

漫湾电站库区降雨侵蚀力时空变化

漫湾水电站是澜沧江水能梯级开发的第一个干流大型水电站，加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要，而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。根据有关降雨侵蚀力的计算方法，利用漫湾电站库区4个测站1980～2000年的逐月平均降雨资料，估算了其降雨侵蚀力R值的时空分布规律及其变化特征。结果表明：漫湾电站库区多年平均降雨侵蚀力在1 9336～3 9727 MJ·mm/hm2·h；R值的年内变化显著，且较大值集中分布在雨季的5月～10月，平均R值占全年的867%，尤其6～8月连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上；R值的年际变化显示20世纪90年代漫湾电站库区降雨侵蚀力比80年代平均增加2835 MJ·mm/hm2·h；R值的空间分布上以凤庆站点的年降雨侵蚀力最大；南涧站点的年降雨侵蚀力最小，但是其年际波动幅度较大。全面地分析了漫湾电站库区降雨侵蚀力R值的时空变化特征，为该地区有效防止与监测水土流失情况、更好地安置水电站工程移民提供参考。     

南方冰冻雨雪灾害年的环流及气象要素异常的统计分析

利用NCEP/NCAR的2.5°×2.5°格点的逐日再分析资料,通过分析我国南方19个冰冻雨雪灾害年的36个冰冻雨雪天气个例的环流形势,总结了发生冰冻雨雪天气的4种天气类型:北脊南槽型、乌山脊型、横槽南支型和高纬低涡型,后两种天气类型持续时间长、影响范围广,极易造成南方严重的持续冰冻雨雪灾害;进一步分析南方持续冰雪天气的物理量场和要素场特征,结果表明,对流层低层850~700 hPa辐合中心较垂直上升速度中心提前1~2 d出现,预示低温雨雪增强;冻雨严重年份在700 hPa维持大于0℃的融化层,南支槽前的西南急流为雨雪天气提供了水汽和热量输送,这种配置利于冻雨天气的发展和维持。天气类型的建立及气象要素的统计有利于为南方冰雪灾害天气预测预警服务。     

基于15N同位素技术的地下河硝酸盐污染来源对比——以重庆青木关地下河为例

根据2008年3~11月逐月对青木关北段地下河水质的监测,以及2010年6~11月逐月对青木关南段地下河水质的监测,利用15N同位素技术并结合水化学指标,分析地下河的水化学特征以及硝酸盐来源的时空变化特征。结果表明：在北段和南段地下河出口硝酸盐平均浓度分别为2035 mg/L和5077 mg/L,入口分别为320 mg/L和0842 mg/L,两段的硝酸盐平均浓度在出口处均比入口处高6倍多。此外,通过分析青木关整个地下河流域的SymboldA@15N空间分布情况,可以得出：南段地下河水中NO-3 δ15N值较高,且变化显著,最高值37825‰出现在9月21日丁家龙洞取样点,其硝酸盐来源可能是粪便和污水;而北段地下河水中NO-3 δ15N值都比较低,变化幅度较小,均未超过10‰,说明北段地下河水中硝酸盐的主要来源是土壤有机氮或农业氮肥